CÔNG NGHỆ SƠN VECNI - CHƯƠNG 8 MỘT SỐ PHỤ GIA DÙNG TRONG SƠN

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

328
lượt xem 153
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'công nghệ sơn vecni - chương 8 một số phụ gia dùng trong sơn', kỹ thuật - công nghệ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ SƠN VECNI - CHƯƠNG 8 MỘT SỐ PHỤ GIA DÙNG TRONG SƠN

Ch ng VIII: M T S PH GIA DÙNG TRONG S N Ph gia c s d ng trong n pha ch s n vì m t s lý do nh sau: d s n xu t, c i thi n tính l u bi n và vi c s d ng s n , giúp cho quá trình t o m àng. Chúng còn c i thi n b n lâu c a s n. Vì v y ph gia có vai trò nh t nh trong màng t ho c trong màng khô. D i ây là m t s ph gia c s d ng trong quá trình chu n b s n, quá trình t o màng và c i thi n tính ch t c a màng khô c ng nh n nh c a s n khi b o qu n. • S n xu t s n : - ch ng t o b t: các ch t c i thi n s c c n g b m t n g n ng a s t o b t trong khi gia công s n - tác nhân phân tán: c i thi n s phân tán và s n nh c a các h t b t màu trong s n. - Tác nhân th m t: các ch t c i thi n s c c n g b m t nh m c i thi n tính th m t ch t t o m àng c a các h t b t màu và vì v y c i thi n c tính n nh c a h phân tán. - Tác nhân thixotropy: các ch t c i thi n l u bi n nh m m c ích t o ra c màng s n có dày l n mà không c n t ng nh t q uá cao. i u này m b o s nghi n b t màu t t trong quá trình s n xu t s n • n nh s n và duy trì ch t l n g: - tác nhân ch ng sa l ng: các ch t c i thi n l u bi n nh m ng n ch n s sa l ng c a các h t b t màu n ng khi b o qu n trong thùng. - Các ch t ch ng vi khu n và n m m c: ch ng s phân hu s n trong thùng ch a b i vi khu n và n m m c. - Tác nhân ch ng t o khí: các ch t c ch ho c ch t hút m dùng c ch nh y c a k m ho c hút m tránh ph n ng gi a k m v i n c và acid làm sinh khí H2 trong các s n có hàm l n g k m cao. • ïng d ng s n, t o màng và các tính ch t c a màng t: - tác nhân ch y và t o b ng ph n g: các ch t c i thi n s c c ng b m t lo i b d u c a ch i quét, v cam (orange peel) và các hi n t ng không bình th n g khácc c a màng. - Tác nhân ông t : các ch t hoá d o nh m làm gi m T g c a Polymer cho phép các h t phân tán liên k t (k t dính) và t o màng trong s n phân tán. (ngh a là làm cho Polymer tr ng thái ch y nhi t th p liên k t các h t phân tán l i v i nhau). - Ch t kh b t (defoamers): các ch t c i thi n s c c ng b m t có tác d n g phá hu các b t khí xu t hi n trong màng s n t. - Ch t c ch t o g (Flash rusting inhibitors): c thêm vào các lo i s n water - borne ng n ch n s n mòn v t li u n n . • các tính ch t c a màng s n khô: - các ch t h p th UV (UV absorbers): là các ch t n nh ánh sáng và ch t ch ng Oxy hoá h p th n ng l ng c c tím và chuy n nó sang d n g nhi t ho c các g c kém ho t ng ng n ch n s phá hu ch t k t dính. 75
- Ph gia ch ng n i và ch ng l n g (floating and flooding additives): là các ch t thixotropy nh m làm gi m linh ng c a các c u t trong màng s n t và ng n ch n s n i c a b t màu và s tách màu. - Ch t làm ch m cháy (fire retardants): các ph gia làm cho s n n ra khi ti p xúc v i ngu n nhi t (flame), chuy n t d ng màng sang d ng b t c n g, dày. - Tácc nhân làm m m d o (toughening agents): làm gi m c ng c a s n khi nh a hoá chúng. Các ph gia c s d n g v i hàm l ng th p , có lo i ch s d ng v i hàm l n g nh h n 1% t n g kh i l n g theo n. I. Ch t kh b t: 1. Gi i thi u: trong nhi u quá trình gia công, các ch t ho t ng b m t r t c n thi t t o ra các hi u qu c bi t. Ví d s nh hoá các h t nh a a n c to s n aqua c n ph i có các tác nhân b m t và tác nhân th m t. S n aqua c n g ph i ch a b t màu th m t và các ph gia phân tán c n g nh các tác nhân ki m soát ch y. M t c tr n g c a tác nhân b m t là chúng có xu h n g t p trung t i b m t phân chia nh không khí/ n c, t i ó chúng t nh h ng và vi c t nh h n g này ph thu c vào kh n ng hoà tan và c u trúc hoá h c c a chúng. M t u i m v s có m t c a tác nhân b m t trong s n n c là chúng có kh n ng làm gi m s c c ng b m t c a h th ng. Tuy nhiên l i có nh h ng ph không mong mu n là các tác nhân này c ng gi không khí và tr n l n vào s n trong quá trình s n xu t và s d ng d ng n nh. II. B t là gì?: B t có th nh ngh a là khí n nh trong môi tr ng l ng. N u m t dòng khí c a vào m t ch t l ng, các bong bóng c t o ra có d n g hình c u. N u ch t l ng là tinh khi t, t c là không có tác nhân b m t thì các bong bóng s di chuy n ra b m t và v ra. Khí t bong bóng s b tiêu tan và ch t l n g bao b c bong bóng s ch y l i v i nhau. Trong các ch t l ng có ch a tác nhân b m t, các bong bóng hình c u t o b t n nh. M c dù cácc bong bóng i n b m t ti p xúc v i không khí nh ng chúng ã c bao b c b i tác nhân b m t và t o thành l p màng b m t g i là l p m ng (lamella). B m t phân chia v i không khí c ng ch a màng b m t, màng này t o thành m t m ng l i n nh khi các bong bóng t p trung dày c trên b m t. Trong s n các b t d ng c u có chi u dày các phi n lên n nhi u (m. các phi n bao quang các bong bóng hình thành m t ám b t. S n nh c a b t do nhi u y u t nh : chi u d ày c a các phi n n nh, ch t l ng không th ch y ra và m t i nhanh chóng. S phá hu b t c n g b ng n ch n do l c y t n h i n gi a các phân t tác nhân b m t b ion hoá n m trong các phi n. M t lý do n a góp ph n làm cho b t n nh là tính àn h i Gibbs c a các phi n. Hi n t ng này x y ra do s kéo c n g màng m ng trong ó có hoà tan các ch t ho t ng b m t. Khi hi n t ng này x y ra, b m t c a phi n b gi n r ng ra làm cho n n g tác nhân b m t b gi m c c b , i u này l i làm t ng s c c ng b m t. Do ó t c s c c n g b m t nh nh t có th có các màng ã b kéo c ng s kéo l n nhau (pulls together) gi ng nh m t l p d a àn h i. Bt c t o ra trong khi s n xu t ho c ng d n g các lo i s n aqua và m c. ám b t t o ra trong giai o n tr n và phân tán cúa quá trình s n xu t ho c khi óng thùng có th kéo dài th i gian s n xu t và làm gi m th tích hi u d n g c a h th ng (do b t t o ra làm t ng th tích). Trong quá trình s d ng b t n nh t p trung b m t phân chia v i không khí s t o ra các khuy t t t th n g g p khi màng s n khô. 76
Lý thy t m i v b t nêu lên s khác nhau gi a s kh màng b t và s kh màng khí. Các ch t kh b t phá hu tr c ti p các b t có kích th c l n t i b m t phân chia v i không khí, còn ch c n ng c a các ch t kh khí trong khi và sau khi s n thành màng là làm t ng v n t c n i lên b m t c a các b t có kích th c nh (microfoam). 2. ch t kh b t ho t ng nh th nào: kh b t có hi u qu thì ch t kh b t ph i có hàm l ng c n thi t nào ó trong h s n (t c là ph i t n ng t i h n). Lúc ó nó m i có th th ng c c ch n nh b t trên. làm c i u này ch t kh b t ph i hoà tan gi i h n trong s n và di chuy n t i b m t phân chia v i không khí. T t nhiên ph i không có hi u ng ph không mong mu n nghiêm tr n g nào x y ra nh t o thành các crater khi s d ng ch t kh b t. phá hu b t, ch t kh b t ã c nh hoá thành các gi t nh trong s n ph i liên k t v i các l p b m t n n h và th m vào bên trong phi n b t. Ti p theo ch t kh b t ph i dàn tr i ra (ph ) nhanh chóng trên toàn b l p tác nhân b m t b phá v . K t qu làm cho tính àn h i c a màng b y u i và các phi n b phá. Ho t tính ph cao và s c c ng b m t th p là 2 y u t quan tr ng ánh giá ch t l n g c a ch t kh b t. Ho t tính kh b t có th c t ng c ng khi a thêm vào h các ch t k n c d ng phân tán v i m c phân tán thành các h t có kích th c r t nh nh silica. Hi u ng này có th gi i thích nh là quá trình kh th m t do các h t r n k n c th m vào màng tác nhân b m t n nh c a phi n làm t o ra các vùng không n nh c c b , t ó làm cho phi n b rách ra. 3. các lo i ch t kh b t trong s n aqua và m c: Có 2 lo i ch t kh b t c s d ng r ng r i ó là trên c s h ydrocácbon d u m và silicon. Các d n xu t d u m b éo và th m c s d ng nh là ch t ph trong n pha ch ch t kh b t. Tr c ây các d u th m c s d ng r n g r i tuy nhiên hi n t i do m c c h i c a chúng l n nên ít s d ng. Các d u béo ít c h n nh ng do chúng ít t ng thích v i môi tr ng aqua nên làm gi m bóng c a các lo i s n có bóng trung bình và cao. Trong nhi u l nh v c công nghi p, d u silicon nguyên ch t có hi u qu cao, nh ng vi c s d ng chúng trong s n th n g em n nhi u khuy t t t trên b m t nh crawling và cratering (s bò và các h ). t ng t ng thích, ng i ta ti n hành bi n tính polysilosan b ng các polyether k n c. Ph ng pháp này t o ra ch t kh b t có ho t tính ph r t cao trong khi v n th hi n c tính t ng thích v i nhi u h th ng mang (dung môi). Ngoài ra lo i ch t kh b t này không gây n h h ng x u n bóng ho c vi c xác nh bóng. c i thi n khuy t i m ng i ta ti n h ành a các o n polyether k n c vào polysilosan (b ng ph n g pháp ghép) Kh i silosan c i thi n ho t tính b m t trong khi ó t ng thích c quy t nh b i kh i Polyether. Hoá tính c a môi tr ng c kh b t quy t nh hoá tính c a ch t kh b t (t c là tu thu c vào hoá tính c a môi tr ng mà ch n ch t kh b t thích h p). r t khó gi i thích r ràng m i quan h gi a c u trúc c a ch t kh b t và s thay i nh h ng c a chúng do s ph c t p c a h n h p aqua (công th c pha ch aqua). Do có s khác nhau r t l n v yêu c u i v i các n khác nhau cho nên không th có gi i pháp chung cho v n b t. 4. a các ch t kh b t vào h s n nh th nào: 77
C n ph i hi u r ng hàm l ng và hi u qu c a ch t kh b t trong s n nh t ng ph thu c vào công th c s n xuât ( n), c bio t l à lo i Polymer, kho ng pH, màu c ng nh c u trúc hoá h c c a ph gia c s d ng. Quy trình s n xu t và ng d ng c ng nh h ng n lo i và l ng ch t kh b t c n thi t. Khi a ch t kh b t vào h s n c n ph i phân bi t nh t ng c a ch t kh b t (chu n b d ng nh t n g) và ch t kh b t 100%. í d ng nh t n g khi a vào h s ít g p r c r i h n ( n gi n h n ) do kích th c lý t n g các h t ch t kh b t có tác d ng t i u ã có s n trong nh t ng r i. N uc n tinh khi t có th dùng nh t n g không có các h t k n c (các h t này a vào s làm t ng hi u qu kh b t nh silica ã c p trên) V i h n h p ch t kh b t 100% thì hi u ng kh b t b nh h ng m nh b i l c tr c trong công o n nghi n (shear force) ho c s n , c n thi t ph i m b o kích th c h t kh b t c t o ra ph i t t. N u l c tr t quá l n có th làm gi m hi u qu kh b t do t o ra các gi t ch t kh b t có kích th c quá nh không th m b o ch c n ng. S nh hoá ch t kh b t không tri t có th gây ra s t n h i. N u trong quá trình a ch t kh b t vào ta s d ng ng su t tr t t ng i th p thì thì ch t o ra k t qu t t nh t th i, trong quá trình b o qu n, s h p ph t ng ph n (t n g ph n : partial) ch t kh b t lên b m t ch t r n có th x y ra và t ng lên làm t ng xu h ng t o b t c a s n và các khuy t t t b m t. 5. m t s ph ng pháp thí nghi m i v i ch t kh b t: Hi u qu kh b t tr c tiên oc xác nh trong phòng thí nghi m. Thông th ng không th l y k t qu trong phòng thí nghi m áp dung trong th c t mà không có hi u ch nh. Do v y ng i ta luôn c g ng tìm các ph n g pháp sao cho có th ánh giá c hi u qu c a ch t kh b t trong s n xu t và n g d ng. M t trong nh ng ph ng pháp sàng n gi n nh t là khu y. Không khí ca vào nh t ng d i nh ng i u ki n nh t nh, cánh khu y s d n g là cánh khu y tua bin (turbine blade). Ti n h ành cân nh t ng tr c khi và ngay l p t c sau khi a không khí vào s xác nh c chính xác l ng không khí c a vào và t ó o c hi u qu c a ch t kh b t. Ph n g pháp này c ng c s d ng xác nh thùng tr n t i u cho công o n s n xu t cu i cùng. M t s ch t kh b t c ng có th gây ra các khuy t t t trên b m t nh các v n v th m t, cratering và không khí l n vào s n. Vi c o dòng ch y (flowout test) cho phép ánh giá hi u qu c a ch t kh b t. M u c s d n g trong th khu y em tráng lên màng Polyester (Hostaphan film, ho c in North America Hecules Polyester film) ngay sau khi tr n. Màng c t ngiêng 250 so v i ph n g th n g ng. Ngoài ra hi u qu tách khí c a ch t kh b t có th c ánh giá sau khi màng khô. B m t c a các v t li u n n không ph i b ao gi c ng b ng ph ng (bê tông, g , kim lo i). M c t o b t thay i tùy theo x p và c u trúc c a v t li u n n. Trong nh ng tr ng h p c th , s l ng ch t kh b t c t i u hóa trong i u ki n th 78
khu y và th dòng ch y không th áp d ng c, nh t là v i các b m t v t li u n n có ch a không khí (có x p l n). Vì v y l ng ch t kh b t t i u ph i c xác inh trong i u ki n ng d n g c th (do ó nó liên quan én kinh nghi m ). Ph n l n các lo i s n nh t ng c s n b ng ph ng pháp l n. Trong ph ng pháp thí nghi m b ng con l n, ng i ta s d ng con l n có l p lót x p tr i 40 gam s n lên b m t không có tính h p ph (card test) có di n tích t n g c ng là 500 cm2. Con ln c làm m b ng n c tr c khi s d ng m b o l n g s n bám lên trong khi nhúng và th i gian khô. Màng t t o thành có t l kho ng 300 gam/m2. Các t m card c em so sánh sau khi khô. Trong khi s n ang khô, th i gian h u d n g c tính b ng giây cho n khi t t c các bong bóng b v h t, trong các i u ki n m th p ho c nhi t cao, th i gian v h t bong bóng ph i ng n . Các thí nghi m trên giúp ta có th xác nh ch t kh b t t t nh t và t l t i u cho m t lo i s n c th , v t li u n n và i u ki n s d n g. II. ph gia ki m soát b m t a s các lo i s n, d u bóng và m c in c ng d n g d i d ng l p m ng trên nhi u lo i v t li u n n. Các màng này có di n tích b m t t n g i l n so v u th tích c a nó, và m t di n tích ti p xúc v i v t li u n n l n. Trong khi t o màng có nhi u v n có th xãy ra nh s th m t không m b oc ab m t c s n, tính ch t ch y kem, t o thành các crater và b t màu b n i lên. Ngoài ra, b m t m àng có th b m h n so v i d ki n và nh y c m v i tác nhân n mòn. *. Th nào là b n ch t c a ho t n g b m t ?: các hi n t n g xu t h i n t i b m t c a màng óng vai trò qan tr ng trong vi c t o thành các khuy t t t, và có th nh h ng n tính ch t màng. Nh ng hi n t ng này có th b nh h ng l n khi thêm m t l ng nh các ch t ho t d ng b m t, kh c ph c nhi u v n và c i thi n b m t s n. Các ch t c xem là ho t ng b m t n u chúng làm gi m s c c ng b m t c a m t ch t l ng, ví d , b i s t p trung t i b m t phân chia v i không khí. Nhi u ch t là ch t ho t n g b m t trong n c (N c có s c c ng b m t r t l n: 73 mN/m). m t phân t tác nhân ho t ng b m t ch a c ph n phân c c và không phân c c. Phân t có kh n n g h ng ph n không phân c c vào không khí và ph n phân c c vào ch t l ng t i b m t phân chia pha. Do c i m c a các lo i s n dung môi là s c c ng b m t th p n ên v nguyên t c, ch có các fluorocarbon, các d u silicon và các siloxan bi n tính là các ch t ho t ng b m t i v i chúng. 1. Siloxan bi n tính là gì ?: Siloxan bi n tính là m t nhóm th c b i t c a các compound, và c tìm th y nhi u d ng khác nhau. 79
Siloxan bi n tính h u c có các c i m r t khác so v i polymer g c c a nó là polydimetylsiloxan. Lo i này có liên quan n s t o thành các crater do silicon và các khuy t t t b m t khác do silicon. Các compound là các d n xu t t polydimetylsiloxan tr n g l ng phân t th p (PDMS ho c các d u silicon). Trong ó các nhóm metyl c thay th b i các g c h u c khác nhau to t n g h p t t v i s n và m c in. các ph n h u c cu c phân t có th là polyether, polyester ho c m t g c alkyl dài. D n xu t quan tr n g nh t là polyether. Th n g Etylen và (ho c) Propylen oxit nh n c t Polyether c s d ng, t ng h p v i n c t ng lên do có ch a nhóm etylen oxit. Các y u t nh h n g n tính ch t c a Siloxan bi n tính là hàm l ng silicon, lo i và v trí c a các nhóm h u c trong phân t . 2. Các ph g ia b m t có tác d ng gì ?: a s các ph gia bè m t có nh h ng t i h n m t trong các c i m sau ây: - C i thi n ch y (làm gi m v cam, không có crater, c i thi n bóng) - Ki m soát s t o thành hi u n g sóng (r t h u d ng trong ng d ng s nô tô). - Ch ng l i s n i c a b t màu (các ô bénard) - Gi m h s m a sát (c i thi n s tr t b m t) - C i thi n s ch ng xé rách. - C i thi n s th m t v t li u n n (ng n ch n crater, fisheyes, l inh) Ph gia tr t và ch y c s n xu t t siloxan bi n tính hoàn toàn gi ng nhau, và hi u qu c a chúng c ng gi n g nhau. Th ng, tr ng l n g phân t c a nh ng ph gia này thay i t 1.000 n 15.000. có hi u qu v i m t h th ng cho s n, ph gia ph i t n g thích v i các dung môi, bao g m c n c. Các ph gia c n ph i t ng thích t t v i ch t t o màng s ch y r i r m ho c s ch y kém không x y ra trong s n l ng ho c màng khô. 3. S ch y c c i thi n nh th nào?: s ch y lý t n g trong màng s n có th c xem nh là s t o thành m t b m t ng nh t, b ng ph ng, bù l p cho các khi m khuy t d o các ng d n g c bi t nh d u ch i ho c g n sóng do con l n . Có th t ng t n g r ng s c c n g b m t l n là nguyên nhân c a các hi n t n g trên. S ch y t t h ay x u không ch ch ph thu c vào s c c n g b m t c a s n mà quan tr ng h n là s ng nh t v s c c n g b m t trên toàn b di n tích b m t. Ph gia ch y ho t ng b m t giúp t o c gradient s c c n g b m t này. S bay h i c a dung môi t màng s n là nguyên nhân gây ra s khác nhau v s c c ng b m t, do s thay i n ng c a dung môi theo h ng vuông góc v i b m t phân chia pha v i không khí. S d i chuy n riêng l c a các phân t (khu ch tán) c ng nh s di chuy n c a m t di n tích l n l p s n x y ra nh m bù vào s khác nhau này. 80
Do s c c n g b m t d c theo chi u d ày màng s n thay i nên t c ch y c n g thay i t o ra b m t không bình th ng. Vi c a các compound siloxan bi n tính vào h s n s làm cho s c c n g b m t c a m àng s n th p và n g nh t ng th i ít thay i trong khi dung môi bay h i. Do lo i b c s thay i s c c n g b m t nên s khô và s ch y t c ng nh t. ` vi c t o ra s c c n g b m t th p khi dùng ph gia trên c s siloxan bi n tính còn làm t ng tính th m t v t li u n n và t o s ch y t t, c bi t i v i các lo i s n aqua. Ngoài ra các ph gia trên c s siloxan bi n tính c ng có th t o cho b m t b ng ph ng trong khi chúng không ho t n g b m t. Trong tr ng h p n ày chúng có th là ch t hóa d o cho Polymer. Vì v y vi c s d ng phu gia này có th cho phép s d ng ch t t o màng có tr ng l ng phân t cao. 4. Ch ng s n i c a b t màu nh th nào?: dòng ch y xu t hi n trong quá trình khô có th t o ra s xoáy có các b riêng bi t. Khi các vùng xoáy này có hình d ng là l c giác u, nó c g i là ô Bénard. T i tâm ô này, n n g dung môi cao trong khi ó ph n có n n g dung môi th p di chuy n xu ng t b c a ô. Do v y s c c ng b m t t i tâm c a vùng xoáy th p h n t i b . S ch y c a v t li u t n i có s c c n g b m t th p n n i có s c c ng b m t cao x y ra làm t o thành các thung l n g (vùng tr ng) t i tâm c a vùng xoáy và các vùng nhô cao (núi) t i b . Ô Bénard có th n h h ng r t m nh i v i các lo i s n có ch a h n h p b t màu. Khi 2 lo i b t màu trong s n có linh n g khác nhau, chúng c v n chuy n trong vùng xoáy v i m c khác nhau, b t màu linh n g h n s i lên và b l ng ng trên nh (núi) ho c b c a ô. i u này d n n s tách riêng các b t m àu, và th ng là nguyên nhân t o các c u trúc t ong trên màng s n khô. Trong s n có ch a b t màu làm gi m bóng, các h t b t màu có kích th c l n h n b y kh i khu v c ch y cao h n n tâm c a ô. N u b m t oc s n c treo th n g ng thì s phá h y các ô t o nên các v t dài. Hi n t ng này g i là hi n t n g t o v t hay t o s i t . Ô Bénard có th c ng n ch n b ng ph gia ch y trên c s Siloxan bi n tính. Dòng ch y xoáy c ng n ch n theo c ch t ng t nh s ng n ch n dòng ch y b m t do ph gia ch y và tr t. M t s ph gia phân tán có th t o ra hi u qu này (nh ng ph gia phân tán nh n g có a thêm vào các nhóm có ch c n ng ng n ch n ô Bénard) 5. S ma sát c làm gi m nh th nào?: Ph gia trên c s Siloxan bi n tính có th làm gi m ma sát b ng cách: - thông qua tác d n g lên s ch y, b m t c a màng tr nên b ng ph ng h n , s và chi u cao c a các v trí không ng u trên b m t c gi m t i thi u. - Trong khi khô, n ng ph gia t i b m t t ng lên. M t m àng ng n ch n c t o thành t o ra s bôi tr n th y ng h c t t khi v t r n tr t trên b m t. 6. T i sao hi u qu c a phu gia tr t l i ph thu c vào thành ph n s n?: 81
Các ph gia tr t c bi t có hi u qu trong cac h th ng s n dung môi. Các ph gia c v n chuy n n hanh chóng n b m t phân chia v i không khí trong quá trình khô, t i ây chúng t o thành m t màng bôi tr n. Trong các h th n g không dung môi, ph gia tr nên không hòa tan trong quá trình t o liên k t ngang và di chuy n lên b m t. C ch này c b i t hi u qu trong các lo i s n óng r n b ng tia UV. Yêu c u (v l n g) c a ph gia trong h th ng không dung môi cao h n trong h th ng dung môi. Trong s n water - borne, hi u qu c a ph gia tr t ph thu c m n h vào ch t t o màng. C ng nh trong h th ng không dung môi, yêu c u c a ph gia t c hi u qu t ng ng cao h n so v i h th ng dung môi. M t lý do làm t ng l n g ph gia trong h th ng water - borne là do ch t nh hóa còn l i trong màng s n khô co kh n ng hòa tan (t ng thích) ph gia tr t. 7. Hi u qu ch ng Crater: Crater c nh ngh a là các ch lún nh , nh trên màng s n, nghuyên nhân xu t hi n là do tính th m t c a màng b xáo ng. Crater th ng xu t hi n khi s n ti p xúc v i các b m t có s c c ng b m t nh h n s c c ng b m t c a s n. S n không th th m t b m t này và b y kùi b i ph n này. Các b m t kim lo i không c kh m hoàn toàn, các v t li u n n b b n, bê tông có ch a d u r t d xu t hi n crater khi s n. S ô nhi m không khí c ng là nguyên nhân t o crater. Các h t b i ho c cát có th bám vào các b m t ã c chu n b s ch s n, khi s n không th th m t các h t này, di n tích ti p xúc b gi m t o thành crater. M t n guyên nhân khác làm xu t hi n crater là s có m t c a các v t ch t khó th m t, không hòa tan trong n s n xu t s n. Ví d nh các gi t d u, các h t gel, silica. N u s n có th c n g d ng v i s c c n g b m t th p thì th m chí khi có các tác nhân là nguyên nhân (thúcc y) t o crater ta c ng thu c m t màng s n hoàn h o. Ph thu c vào b n ch t c a crater, các ph gia th m t b m t (các hydrocacbon flo hóa, ho c h n h p các silicon c bi t nh TEGO( Flow ATF) c b i t có hi u qu . Trong tr n g h p các crater t o ra do s l a ch n các ph gia silicon không thích h p thì ph i s d n g polydimetlsiloxan tr ng l ng phân t th p v i hàm l ng t ng i cao. 8. Các chú ý khi th c hành (thao tác): m b o chính xác li u l n g và n g nh t c a ph gia ch y và tr t khi a vào h th ng s n thì thích h p nh t là pha loãng ph gia trong dung môi, n c, ho c các ch t pha loãng ho t ng m nh. i v i h s n không dung môi, n u s pha loãng s b là không th thì ph i ti n h ành khu y tr n lâu m b o r ng s phân tán các ph gia là hoàn toàn. M t s lo i s n water - borne, không dung môi, và s n óng r n b ng b c x c n th i gian phân tán ph gia r t l n. Khi m t m àng s n c n g d ng có ch a ph gia ki m soát b m t thì tính bám dính c a l p s n ph p h i c ki m tra xác nh. Có th ph i a ph gia vào s n p h mb o c tính th m t v i n n. 82
III. ph g ia phân tán Các ph gia th m t và phân tán t o thu n l i cho vi c ph i tr n b t màu và b t n vào s n. S màu hóa (pigmentation) thành công quy t nh các tính ch t quang h c, l c ph c a màng. S phân tán b t màu t i u s t o ra s phân b b t màu trong s n ng nh t không ch khi m i s n xu t mà c trong th i gian b o qu n và ng d ng. M t s v n liên quan n s ph i tr n b t màu: - ph i tr n các h t khó th m t. - nh t c a h n h p nghi n cao. - Sa l ng b t màu - S nh h n g b t màu không t - Sagging (s ch y xu ng do tr n g l c (khhi nh t th p) - Flôding (s sa l ng v i các t c khác nhau). - Floating (ô Bénard) - bóng không ng u - L c ph kém - Ch nh màu khhó Ph n l n các v n này có th b lo i b khi s d ng các ph gia phân tán và th m t thích h p. 1. C u trúc bên ngoài c a B t màu và n: các nghiên c u ã ch ra r ng c ng màu t i u , bóng, l c ph và kh n ng ch u th i ti t có th c c i thi n khi khi s d n g các h t b t màu có kích th c thay i t 0 ,05 - 0,5(m. a s các b t màu th ng m i có kích th c n m trong kho ng này. Hình d n g b t m àu r t a d n g, t a di n (titan di oxit), ph n g (mica), d ng c u không hoàn h o (nodular: ôxit k m) ho c vô nh hình (than en). Ngoài s khác nhau v lo i b t màu, còn có s khác nhau v kích th c, th m chí trong cùng lo i b t m àu. S khác nhau v kích th c c ng do b t màu d ng h t n, k t h p (agglomerate) và t h p (aggregate). Các h t nh nh t t o ra trong s n xu t b t màu là h t n. Các h t n t o ra d ng các tinh th riêng bi t ho c trong các chùm tinh th , các chùm tinh th này l n lên cùng nhau. Các h t b t màu ti p xúc b m t v i nhau t o nên m t nhóm c g i là t h p. các nhóm h t b t màu có kích th c l n nh t là m t t p h p c a các h t b t màu n và các t h p, chúng liên k t v i nhau b i các l c y u (l c vandecval), nhóm này c g i là k t h p (agglomerate). Khi b m t c a các h t b t màu n, t h p, k t h p b bao b c b i ch t t o màng ho c ph gia phân tán thì s keo t có th x y ra. N u các phân t b h p ph 83
t n g tác v i m t phân t khác thì các h t b t màu liên k t l i v i nhau trong m t i u ki n c bi t nh là s keo t . Kích th c và d n g c a các h t b t màu, các t h p c quy t nh b i nhà s n xu t. Các k t h p t o thành trong t t c các lo i b t màu nh ng chúng là c n thi t trong khi s n xu t s n vì kích th c c a chúng l n . Th t ng c nhiên, s keo t l i là m t hi u ng t t i v i m àng s n, t c là nó duy trì s ng u v màu s c. Trong quá trình s n xu t s n , các k t h p b phá v . S k t h p tr l i p h i c lo i b , và n u c n , vi c keo t có ki m soát ph i c ti n hành. Vi c phân tán b t màu, tách các h t b t màu và t o s p h ân b n g nh t c a nó trong pha l ng c g i là s phân tán. 2. Các quá trình x y ra trong khi phân tán: quá trình phân tán là m t trong nh n g công o n ph c t p trong s n xu t s n. Các b t màu th ng c phân tán trong công o n nghi n h n h p c c a b t màu, m t ít ch t t o màng, dung môi, ph gia phân tán và th m t. T l b t màu và ch t t o màng cao thúc y s th m t t t và t o thu n l i cho s l n g ng c a ph gia phân tán và th m t trên b m t b t màu. S phân tán x y ra theo 3 b c k ti p : B c 1: Th m t: Trong khhi th m t, không khí t b m t c a b t màu oc thay th b ng ch t l n g trong h n h p nghi n. i u n ày th ng x y ra khi phân c c c a b t amù và s n nh nhau, ví d trong tr ng h p b t màu h u c k n c trong s n dung môi hay b m t b t m àu a n c trong s n n c, n u b t màu v i b m t không phân c c ca vào s n n c thì ph i dùng ph gia th m t. B c 2: phá v các k t h p, th m t các b m t m i t o ra: phá v các k t h p c n t o ra các l c tr t. Trong th c t , i u này x y ra trong các thi t b c bi t (thi t b hòa tan, ngi n cát, nghi n bi...). trong các thi t b này h t b t màu b nh h ng b i l c tr t không áng k do vi c s d ng ph gia. tránh d t o các kêt h p tr l i, các b m t m i c t o ra c n ph i op c th m t. B c 3: n nh phân tán: M t khi b t màu r n ã c phân tán t t nh t, các i u ki n ph i c n nh. T t nh t là duy trì thông qua s keo t có ki m soát. B n g cách lien k t ph gia phân tán lên trên b m t b t m àu, các l c h p d n gi a các h t b t màu có th b trung hòa. Có 2 c ch n nh khác nhau: - n nh t nh i n, c b i t quan tr ng trong các h th ng aqua. - Ôøn nh không gian, ph n g pháp chu n i v i s n dung môi. Ôøn nh t nh i n x y ra khi các h t r n mang cùng i n tích. Các h t y l n nhau do ó ng n ch n s t o thành các k t h p. n nh t nh i n r t hi u qu và l ng ph gia când dùng ít. S b t l i chính c a n nh t nh i n là nó nh y v i s phá h y. 84
Vi c thêm ch t t o màng, s có m t c a cation, s thay i giá tr pH có th d n ns keo t tr l i. Trong n nh không gian, m t ph n c a ph n t ph gia th m t và phân tán liên k t v i b m t b t màu, ph n còn l i c a phân t n m trong môi tr ng l ng xung quanh ph n này ph i hòa tan r t t t trong h th n g dung môi/ ch t t o màng. Khi 2 h t b t màu b th m t ti p c n nhau, o n polymer l i (phân d ra này) s ép l n nhau, làm chuy n d i các ph n c a l p solvat (t c là d i tác d ng c a l c ép, m t s ph n d ra b solvat hóa s b d i ch ). linh n g c a các phân t polymer b h p th s b h n ch b i s ti p c n và các h t y l n nhau, s keo t không x t ra và s phân tán c n nh. có c hi u qu n nh không gian c n m t l p solvat n nh dày (0.01 - 0.1(m) và n ng c a các nhóm liên k t trên b m t b t màu l n. iv im ts b t màu có th c n m t l ng ph gia có kh i l ng n 30% so v i kh i l ng b t màu. 3. Thành ph n c a phân t ph gia phân tán: Ph n n ày ch gi i h n trong ph m vi s n dug môi, trong ó các ph gia liên k t n nh lâu dài v i b m t b t màu t o s phân tán n nh. C ng có th không khí trên b m t b t màu c thay th b n g dung môi nh n g hi n t ng này không t a ra c s phân tán n nh. có c s phân tán n n h, các ph gia phân tán và th m t ph i ch a các nhóm anionic và các nhóm này không th thay th b dung môi. Các ph gia ch a các nhóm acid liên k t t t v i các b t màu và b t n vô c nh l c phân c c, trong khi ó các ph gia ch a các nhóm amino liên k t v i b m t b t màu h u c nh l c vandecval. Các ch t có ch a h n m t nhóm liên k t trên m t phân t c bi t có hi u qu vì vi c tách m t nhóm liên k t trên b m t b t m u không d n n s thay th toàn b phân t ph gia trên b m t (t c là v n còn nhóm liên k t khác gi phân t này l i trên b m t b t màu). vi c n d nh không gian t hi u qu , m t phân t ph gia ph i ch a m t s l n g l n các gôc h u c t n g thích v i dung môi. Các g c này th ng là các nhóm alkyl m ch dài. Polyester, Polyacrylat, Polyether v i kh i l ng phân t ít nh t là 1000/ m t nhóm liên k t c ng c s d ng. M t phân t ph gia có th ch a nhi u nhóm liên k t g n nhau trên phân t . Các lo i ph ph c s d n g r ng rãi và có hi u qu là: - Lo i acid, th ng ch a các nhóm acid liên k t v i khung k n c. - Các mu i (các mu i trung hòa v i n) c a các acid cacboxylic ho c acid polycacboxylic c trung hòa b i các amin m ch dài. - Các polymer không i n ly có nhi u nhóm th amin (tòn ten), ph n còn l i c a phân t là các dãy dài có th hòa tan trong dung môi. *. ïng d ng: 85
Vi c phân lo i ph gia th m t và phân tán d a vào c u trúc c a nó ch gi i h n ch nêu lên c các hi u qu c b i t c a nó. M t cách phân lo i khác t t h n là d a vào ch c n n g c a chúng. Theo cách phân lo i này thì ph gia th m t và phân tán c chia thành 2 lo i: ó là tác nhân ch ng keo t và tác nhân ng keo t có ki m soát (coflocculatant). IV. Ph gia ch ng keo t : s ch ng keo t t t i u khi các h t b t màu n l và các t h p b tách ra riêng l . i u n ày s d n n: - tính ch t ch y t t. - bóng cao. - L c ph tc c i. - C ng màu t i u . - trong su t cao (n u c n trong su t). Nh c i m c a tr ng thái ch ng keo t là b t màu có xu h ng b l n g (settl out). TEGO( Dispers 700 và TEGO( Dispers 705 c bi t thích h p i v i vi c phân tán b y màu và b t n vô c . Ngoài n g d ng trong s n, các gel bentonic và past b t màu c n g có th s d ng ph gia này. 1. Ph g ia cho ng keo t có ki m soát: ki m soát n keo t giúp cho ng i thành l p n có th phát huy ct i a màu s c và i u ch nh d c linh ng c a b t màu cho thích h p. T c sa l ng b t màu là m t hàm c a s khác nhau v t tr ng và kích th c h t. Các h t có kích th c l n s sa l n g nhanh h n các h t có kích th c nh . Các dòng ch y x y ra trong màng s n ang khô có th v n chuy n các h t v t ch t (trong h th ng có ch a dung môi) lên b m t. Các h t b t màu nh h n, ít linh ng h n b v n chuy n b i dung môi do kh n ng ch ng l i s ch y c a chúng t ng i l n. K t qu là các h t b t màu có kích th c nh h n s t p trung trên b m t và nh v y s làm thay i màu s c. Hi n t ng này c xem nh là s tách b t màu theo h ng ngang hay còn g i là flooding. S khác nhau v kh i l ng riêng s thúc y hi n t ng flooing. B ng cách ki m soát s ông t c a các h t b t màu có kích th c nh , h i n t ng flooding có th c ng n ch n. S t o thành các ô Bénard c n g có th gây ra s tách b t màu khi linh ng c a các h t b t màu khác nhau. Các h t b t màu nh h n có th t p trung t a b c a ô Bénard - n i có dòng ch y m nh nh t. Các h t b t màu có kích th c l n h n thì t p trung t i tâm ô - n i có dòng ch y y u . Hi n t n g này g i là s tách b t màu theo h ng th ng n g hay còn g i là floating. 86
Khi s n trên b m t th ng n g, các ô Bénard có th b phá h y, t o thành các ng ch ho c s i t . Các ch t ho t ng b m t nh silicon bi n tính có th ng n ch n s t o thành các ô Bénard, chuy n hi n t ng floating sang flooding. Ch khi s klhác nhau v kích th c trung bình c a các h t b t màu c ki m soát b n g s ng ông t (coflocculation) thì hi n t ng floating và flooding m i c lo i b . Ch c n ng c a ph gia ki m soát ng keo t thông qua s i u ch nh t n g tác gi a các h t b t màu. i u này c th c hi n thông qua các nhóm ch c trên phân t tác nhân phân tán, các nhóm ch c n ày s gi i h n kh n n g hòa tan c a tác nhân phân tán trong h th ng dung môi/ch t t o màng m t m c n ào ó . Do ó các b t màu ã c th m t s ti p xúc v i các h t khác nh l c h p d n c a các o n polymer c a ph gia phân tán. Tuy nhiên các t ng tác này y u h n so v i t n g tác gi a các b m t t do c a b t màu trong các k t h p. s ông t t ng i y u c t o ra b i các ph gia c bi t có th b phá v b i m t l c tr t th p. Trong các s n không phân c c, các nhóm phân c c c a ph gia phân tán có th t ng tác m nh v i nhau làm cho s n có tính thixotropy, v i tính ch t này hi n t ng ch y xu ng c a các màng s n dày trên b m t th n g ng có th c ki m soát. IV. á nh giá hi u qu c a ph gia th m t và phân tán nh th nào?: nhìn chung, ph gia phân tná và th m t c ánh giá d a trên c s : - Mc rút ng n th i gian c n thi t cho s phân tán. - bóng c c i thi n . - Sl ng ph gia c n thi t. - Mc keo t . - Kh n ng ki m soát floating và flooding. Ph gia phân tán ph i không làm t ng m ho c gi m bóng. Kh n n g hòa tan c a ph gia trong dung d ch m c ch t t o màng th n g c xem là tiêu chu n l a ch n. Tính h i c c a ph gia trong ch t t o m àng có th là do các nhóm liên k t trên phân t ph gia. i u n ày không có ngh a là màng s n khô s gi m bóng. Hi n t ng settling c a b t màu không ph i luôn luôn c lo i tr khi s d ng ph gia phân tán và th m t. Tuy nhiên c n ph i p hân bi t settling c ng và settling m m. Settling c n g là do s h p ph ph gia không d n n s hình thành tr l i các k t h p do t ng tác b m t b t màu. Cac b t màu ã b o settling c ng có th c phân tán tr l i b n g quá trình tr n v i ng su t tr t cao. Settling c n g có th tránh c khi s d ng m t l n g l n ph gia phân tán ho c s d ng ph gia khác thích h p h n. Ng c l i, settlinng m m x y ra có th do s keo t cac h t b t màu b th m t hoàn toàn x y ra y u. Nh ã nói trên, các th keo t này có th b phá v trong i u ki n khu y bình th ng, và b t màu có th d dàng t p h p tr l i. 87
88